Спосіб виготовлення порошків кобальт-хромових сплавів для нанесення газотермічних покриттів на медичні вироби

Спосіб виготовлення порошків кобальтхромових сплавів для нанесення газотермічних Винахід відноситься до порошкової металургії і стосується способу одержання порошків для плазменого напилення покриттів на поверхню зубних протезів і внутрікісткових імплантантів В останні 6-8 років в ортопедичній стоматології широко застосовуються плазмові ретенційні покриття (мікроперли), що дозволяють підвищити МІЦНІСТНІ і естетичні властивості зубних протезів із пластмасовим або керамічним облицюванням, а також внутрікісткових імплантантів Для нанесення ретенційних покриттів потрібні порошкові матеріали, ідентичні за стехіометричним складом металевій основі зубних протезів, що виготовляється зі стоматологічних кобальтхромових, кобальт-нікелевих сплавів, спеціальної нержавіючої сталі Відомий спосіб виготовлення порошків кобальт-хромових сплавів для нанесення газотермічних покриттів (Авторське посвідчення СРСР № 173-2961, 1992 р ), що включає здрібнення шихти, просіювання, змішування, пресування отриманого матеріалу в таблетки, причому в кобальтхромову суміш додають порошки молібдену і нікелю, просіяні до розмірів 40-80мкм Суміш спікають при температурі 1000-1300°С Співвідношення компонентів у стоматологічному матеріалі, мас % Сг-25,4-28,5, Ni-3,1-3,8, Мо-3,5-4,5, залишокCo Недоліком його є великі витрати, пов'язані з використанням дорогих матеріалів у виді порошків покриттів на медичні вироби, що включає змішування вихідних кобальт-хромових компонентів, пресування, введення домішок, спікання, подрібнення і розсіювання, який відрізняється тим, що як ВИХІДНІ компоненти використовують їхні оксиди, що змішують у стехіометричній пропорції, пресують, відновлюють, подрібнюють, до порошку отриманого сплаву Co-Ni-Mo додають порошок хрому та проводять його термодифузійне насичення, подрібнюють, очищають від хлоридів і розсіюють перерахованих металів і він являє собою напівпродукт, а не сплав гомогенного складу Крім того, представляють деякі труднощі при одержанні невеликих кількостей матеріалів Найбільш близьким до заявленого, є спосіб (Патент РФ №2021882, B22F 3/12, 1994 г) Задачею винаходу є удосконалення відомого способу готування порошків кобальт-хромових сплавів для нанесення газотермічних покриттів на медичні вироби шляхом використання замість металевих порошків Co, Ni, Mo їхніх оксидів, з яких спочатку одержують порошок методом спільного відновлення, а потім проводять насичення хромом Що дозволяє значно удешевити процес готування порошку, наблизити його за ХІМІЧНИМ складом до монолітних стоматологічних матеріалів, за рахунок чого поліпшується якість і естетичний вид зубних протезів і продовжується термін їхньої експлуатації Поставлена задача виконується так, що в способі виготовлення порошків кобальт-хромових сплавів для нанесення газотермічних покриттів на медичні вироби, що включає змішування вихідних кобальт-хромових компонентів, пресування, уведення домішок, спікання, здрібнення і розсіювання, ВІДПОВІДНО до винаходу, новим є те, що як ВИХІДНІ компоненти використовують їхні оксиди, що змішують у стехіометричній пропорції, пресують, відновлюють, подрібнюють, у порошок отриманого сплаву Co-Ni-Mo, додають порошок хрома, та про 00 (О 00 48648 водять його термодифузійне насичення, подрібнюють, очищають від хлоридів і розсіюють, Спосіб проводять наступним чином Для одержання порошкового матеріалу в барабанному змішувачі або в кульовому млині приготовляють стехіометричну суміш необхідних оксидних компонентів (СозСч, МоОз, NiO) шляхом мокрого розмелу в середовищі етилового спирту протягом 24 годин Приготовлену суміш сушать у вакуумній сушильній шафі, просіюють через сито 01 і роблять спільне відновлення шихти в муфельній печі в човниках при температурі 1073К протягом 3 годин у середовищі водню Отриману губку матричного сплаву подрібнюють у кульовому млині в режимі перекочування Отриманий порошок Со-І\Іі-Мо-(67,5мас %) змішують у лабораторному змішувачі з порошком Сг(24мас %) Крім того, у шихту додають хлористий амоній(0,5мас %) і саджу - (8мас %) Оскільки порошок хрому і його сплаву мають низьку активність при підвищених температурах у зв'язку з наявністю на його поверхні плівки важковідновних оксидів, проводять активацію процесу З цією метою, для активації процесу шляхом переносу речовини через газову фазу при підвищених температурах, у суміш уводять хлористий амоній Для того суміш засипають у контейнер із плавким затвором Перед засипанням порошків контейнер вистилають азбестом Зверху порошок закривають азбестом і засипають шаром піску На пісок рівномірним шаром насипаємо крихту силікату-глиби Хромування проводять у середовищі водню в муфельній печі при температурі І373К протягом 4 годин Суть процесу одержання порошків сплавів методом дифузійного насичення з точкових джерел полягає у вирівнюванні концентрацій металів, що насичуються і металів, що насичують, які знаходяться в замкненому об'ємі шляхом їхнього переносу через газову фазу У зв'язку з тим, що необхідно одержувати порошки багатокомпонентних систем, що містять такі елементи, як Ni, Co, Mo, рекомендується проводити їхнє одержання в двох стадіях Спочатку одержувати порошок сплаву СоNi-Mo методом спільного відновлення, а потім проводити його дифузійне насичення хромом із точкових джерел При одержанні порошків багатокомпонентних сплавів значно спрощується схема взаємного переносу металів через газову фазу, Крім того, використання замість металевих порошків Co, Ni, Mo їхніх оксидів, значно здешевлює процес у цілому Механізм процесу термодифузійного насичення з точкових джерел порошку Co-Ni-Mo сплаву хромом, являє собою складний процес взаємодії сплаву, що насичується і металу, що насичує, з воднем і продуктами дисоціації хлористого амонію, що може бути представлений наступними реакціями NH 4 CI^NH 3 +HCI 2NH 3 ^N 2 +3H 2 Cr+2NCI^CrCI 2 +H 2 CrCI2+Co(Ni, Mo)^Co(Ni, Mo)CI2+Cr СгСІ 2 +Н 2 ^Сг+2НСІ Після дифузійного насичення роблять розпаковування контейнера, очищають від піску й азбе сту і подрібнюють у два етапи Спочатку в щековій дробарці до розміру часток 5мм, а потім у кульовому млині в режимі перекочування Потім цей порошок очищають від хлоридів шляхом кип'ятіння у воді, з наступним сушінням у сушильній шафі Очищений і подрібнений порошок розсіюють на ситах до виходу основної фракції (-01+0063)мкм При виготовленні порошків для плазмового напилення ретенціиних покриттів зубних протезів, велику увагу варто приділяти коефіцієнтові термічного розширення (КТР) При значеннях КТР, рівних 0,85-0,9 від КТР матеріалу монолітної основи зубних протезів, МІЦНІСТЬ ретенціиного шару та адгезія підвищуються Це пояснюється тим, що при ЗМІНІ температури, наприклад, при нагріванні , розширення поверхневого ретенціиного шару буде менше, ніж монолітної основи При цьому ретенційний шар як би '"удавлюється" в основу і МІЦНІСТЬ зчеплення зростає Збільшення КТР порошку понад 0,9 від КТР основи, може привести до розтріскування покриття і порушенню ЦІЛІСНОСТІ облицювання зубного протеза Зменшення значення КТР менш нижньої межі (0,85) приводить до порушення ідентичності стехіометричного складу матеріалів основи і ретенціиного покриття Застосування пропонованого способу дозволяє одержувати порошкові матеріали для ортопедичної стоматологи, ідентичні або близькі за ХІМІЧНИМ складом монолітним стоматологічним матеріалам Використання отриманих пропонованим способом порошків для плазмового напилення ретенціиних покриттів зубних протезів дозволяє збільшити адгезійну МІЦНІСТЬ І, ВІДПОВІДНО, ПОЛІПШИТИ ЯКІСТЬ і ЗОВНІШНІЙ вигляд зубних протезів та подовжити термін їхньої експлуатації Приклад Порошок для плазмового напилення ретенціиних покриттів зубних протезів на основі кобальт-хромового сплаву має наступний ХІМІЧНИЙ склад, % С-0,25, Si-0,5, Mn-0,6, Cr-25-28, Ni-3,0, Со-62, Мо-4,4-5,5, Fe-0,5 Приготування суміші проводилося шляхом змішування порошків компонентів, що входять у кульовому млині, футерованому твердосплавними пластинами, у середовищі етилового спирту ГОСТ 128300-89 (співвідношення суміш-спирт - 1 0,5) протягом 48 годин Після розмелу суміші розмір великих часток не перевищував Юмкм, а розмір основної фракції складав 5-6мкм Суміш сушили у вакуумній електричній шафі ВШ-0.35М в плин 1 години Просушену суміш замішували на пластифікаторі Як пластифікатор використовували 2,5%ний розчин ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту ТУ 6-09-4000487 Замішування суміші на пластифікатор робили вручну, у листі з нержавіючої сталі Замішану суміш сушили у вакуумній шафі протягом двох годин при температурі 80-100°С Для розпушення грудок, що утворилися, суміш протирали через сито з розміром комірки 120мкм Пресування здійснювали на гідравлічному пресі ПМТ-125 у спеціальних пресформах при загальному тиску пресування 1200МПа Отримані стрижні мали довжину 144мм і діаметр 10мм Для придания достатньої МІЦНОСТІ спресовані заготовки сушили у вакуумній сушильній шафі при температурі 120-150°С протягом 3-4 годин При цьому відбувалася полімеризація ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту, що 48648 вали в камері протягом 40хв, потім витягали з підвищує механічну МІЦНІСТЬ заготовок, що спікаустановки ються Здрібнення переплавлених стрижнів здійснюСпікання заготовок проводили в індукційній валося в ступці Аббиха Стрижні дробили до розустановці "Кристалл-106" ТУ 16-532-076-87 Загомірів 10-15мм і завантажували в ступку Здрібнентовки завантажували в установку, закріплювали ня проходило протягом 20-ЗОхв Залишок верхній і нижній КІНЦІ в цангові затискачі На відповертався на додаткове подрібнення в ступку стані 15мм від верхнього краю підводили індуктор Камеру вакуумували, потім напускали аргон і воПісля плазмового напилення ретенційних подень у співвідношенні 10 1 до тиску в Юатм Покриттів зубних протезів проводили дослідження ступово збільшуючи потужність на індукторі, довокоефіцієнта термічного розширення й адгезійну дили температуру до 1000°, при якій починалося МІЦНІСТЬ КТР покриття складав 0 9 від КТР матеріспікання Після витримки протягом Юхв підвищуалу монолітної основи зубних протезів і дорівню6 1 вали потужність до появи зони розплаву і включавав 13,5x10 град Адгезійна МІЦНІСТЬ мала знали механізм переміщення шдуктора=4мм/хв Після чення 13МПа проходження зони розплаву стрижень охолоджу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71